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广东省揭阳市高中物理 第六章 万有引力与航天 6.2 太阳与行星间的引力教案 新人教版必修2

发布时间:

6.2 太阳与行星间的引力

教学 目标

1、知识与技能 (1)理解太阳与行星间引力的存在; (2)能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式; 2、过程与方法 (1)通过推导太阳与行星间的引力公式,体会逻辑推理在物理学中的重要性; (2)体会推导过程中的数量关系。 3、情感、态度与价值观:感受太阳与行星间的引力关系,从而体会大自然的奥秘。

重点 难点

教学重、难点 1.行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源、方向、表达式 2.运用牛顿运动定律解决动力学问题

教具 准备

多媒体 教学过程与教学内容

课时 安排

1
教学方法、教学手段 与学法、学情

一、导入新课 教师活动:1.上一节从运动学的角度描述了行星运动的规律:提问开普勒三 定律的内容。 2.开普勒在 1609 和 1619 年发表了行星运动的三个定律,解决了描述行星 运动的问题,但好奇的人们,面向天穹,深情地叩问:是什么力量支配着行 星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢?

二、进行新课 1.从动力学的角度来看,行星为什么会做这样的运 动? (1)设置情境: 教师活动:用线拉小球作为道具,进一步体验曲线运 动的受力要求 同学回答:线的拉力提供向心力。

知识的回顾有助于新 知识的形成,构造新

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(2)提供地球绕太阳运动的情景,假设未知数

的知识体系。

教师提示:从地上到宇宙,要改变任何物体的运动速度(包括改变速度的方

向)都需要力,使行星烟圆或椭圆运动,需要指向

圆心或椭圆焦点的力,这个力应该是来自于太阳的

引力。

(3) 引导看书:伽俐略、胡克、哈雷等科学家研究

太阳对行星引力所做出的贡献

2.行星受到的引力究竟跟哪些因素有关?

(1)教师布置:结合第一个模型,若已知圆周运动周期为 T,

定量推导拉力的大小。 (2)讨论得出:向心力的来源 F 向=F

从运动的角度

4? 2 F?m r

T2

明确表达式中各物理量的含义:

既然是由引力提供向心力,那么引力就与 m、r、T 都有关



(3)方法指导:课本 36 页“问题与练*”第一题

关键是指导学生认识向心力(大小和方向)表示的两个常

用途径,

(4)对象过渡:行星在椭圆轨道上运动是否需要力?这个力是什么力提供

的?这个力是多大?太阳对行星的引力,大小跟太阳与行

星间的距离有什么关系吗?

(5)结合学生的回答,联系天体的运行,课本 36 页“问题与练*”第二题,

推导得到

F

=



2K

m r2

(6)师生总结:由上式可得出结论:太阳对行星的引力跟行星的质量成正

m 比,跟行星到太阳的距离的二次方成反比。即:F∝ r 2

教师提示:F

=



2K

m r2

中比值

k

是一个与行星无关的恒量.那么究竟

与太阳有没有关系,什么关系呢?

通过生动优美的语

3.太阳受到的引力

言、

(1)学生讨论:太阳受行星的引力作用吗? 为什么?猜想这个力与哪些因素 丰富多彩的图片、新 有关?

2
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(2)教师小结:受到。根据牛顿第三定律两个引力的大小相等 F

=



2K

m r2

从另外一个角度看也应该跟太阳的质量 M 成正比。

教师设疑:这一点怎样从表达式中体现呢?

(3)学生讨论:

奇有趣的动画演示及 多次的角色转化, 努力营造一个民主、 和谐、宽松的教学情

教师小结:开普勒定律中的常数与中心天体有关,所以引力的表达式 境,以唤起学生情

就进一步的可表示成:F 向∝Mm/r2,比例系数是一个固定的 常数。

F

引= G

Mm r2

感的共鸣,让他们在 轻松愉快的氛围中掌 握新知。

三、典型例题

1.月球与地球之间的引力规律与太阳和行星之间的引力规律相同。若已知 月球的周期为 T,月球的质量为 m,月球离地的高度为 h,地球半径为 R,则 月球受到地球的引力大小为 F=_________;地球受月球的引力大小为 F′=

_________

引导:1.从哪个角度表示,运动学还是动力学角度

2.注意高度、星球半径、轨道半径的区别

3.牛顿第三定律的应用

答案: 4? 2m (R ? h) T2

4? 2m (R ? h) T2

2.地球对太阳的引力为 F,他们之间的距离为 r.如果地球与太阳的距离变 为 4r 且仍能绕太阳公转,那么太阳对地球的引力 F′是 F 的几倍?那时地 球上的一年(绕太阳公转一周的时间)相当于现在的几年?(设轨道*似为 圆形)

提示:表达式的正确选用

答案: F ? ? R2 ? 1 得 F ? ? 1 F

F (4R)2 16

16

(4R)3 由 T ?2

? R3 T2

,T=1 年,得 T′=8 年

四、课堂小结
3
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从天体运动运动的角度结合牛顿第三定律,推导出引力大小的关系。 当然推导过程中始终在已有的观测结果和理论引导下进行推测和分析,引力 表达式中的常量是多少,我们将在下一节中探究.

板 书
教学 反思

五、板书设计 问题: 太阳对行星的引力 行星对太阳的引力 太阳与行星间的引力

5.2 太阳和行星间的引力 结论:
与行星的质量 m 成正比,与太阳与行星间的距离的 二次方成反比,即 F∝m/r2 与太阳的质量 M 成正比,与行星到太阳的距离 r 的 二次方成反比,即 F’∝M/r2 太阳与行星间的引力与太阳的质量,行星的质量成 正比,与两者距离的二次方成反比,即 F∝Mm/r2 写 成等式:F=GMm/r2
(1) G 是比例系数,与行星与太阳均无关 (2) 太阳与行星间的引力规律,也适用于
地球和卫星间的引力 (3) 该引力规律普遍适用于任何有质量
的物体。

做位一个物理老师应该积极为学生构造有利于学*的物理情景,多媒体是一个相当有益 的工具。在具体形象情境中,感受并认识*抛运动,并 能进行实际运算。 根据这一要求我做了深入地教材分析及学生分析,教学过程学生表现积极,乐于吸收新 知识。

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